La fusione ad arco sottovuoto, in particolare la rifusione ad arco sottovuoto (VAR), è un processo di fusione secondaria utilizzato principalmente per produrre leghe metalliche di alta qualità. Questo processo è particolarmente importante per le applicazioni critiche in settori come quello aerospaziale, energetico e nucleare.
Come funziona la fusione ad arco sottovuoto? 4 fasi chiave per ottenere leghe metalliche di alta qualità
1. Impostazione e fusione iniziale
Il processo VAR inizia con un elettrodo cilindrico consumabile. Questo elettrodo è in genere costituito da una lega metallica precedentemente fusa. L'elettrodo è posto in una camera a vuoto, posizionata sopra un crogiolo di rame raffreddato ad acqua. Il crogiolo è progettato per avere un diametro maggiore rispetto all'elettrodo per controllare l'arco. Sul fondo del crogiolo viene posta una piccola quantità della stessa lega da rifondere.
2. Formazione dell'arco e fusione
Tra l'elettrodo e il metallo nel crogiolo si forma un arco elettrico in corrente continua. L'arco può raggiungere temperature di quasi 5000 K, fondendo rapidamente il fondo dell'elettrodo. Le gocce di metallo fuso cadono attraverso l'arco e nel crogiolo, formando una piscina fusa.
3. Solidificazione controllata
Mentre il metallo continua a fondere e a gocciolare nel crogiolo, subisce un rapido raffreddamento grazie alle pareti raffreddate ad acqua del crogiolo, portando alla solidificazione. Il processo di solidificazione è strettamente controllato per garantire la formazione di un lingotto omogeneo e raffinato. La velocità di raffreddamento, lo spazio tra l'elettrodo e il crogiolo e la corrente utilizzata sono parametri critici che influenzano la qualità del prodotto finale.
4. Purificazione e raffinazione
L'ambiente sotto vuoto e le alte temperature del processo VAR favoriscono la rimozione delle impurità e l'affinamento della struttura cristallina del metallo. Ciò è particolarmente importante per i metalli reattivi come il titanio e lo zirconio, che possono essere purificati senza contatto con i materiali refrattari, e per gli acciai e le superleghe, dove migliora la pulizia delle inclusioni.
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